磁流變緩沖器緩沖特性的評(píng)價(jià)系統(tǒng)、方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種磁流變緩沖器緩沖特性評(píng)價(jià)系統(tǒng)、方法及裝置，主要測(cè)試磁流變緩沖器阻尼力在特定的沖擊能量和勵(lì)磁電流下，其沖擊力隨時(shí)間的變化曲線和減速度隨時(shí)間的變化曲線，并據(jù)此評(píng)價(jià)磁流變緩沖器的緩沖特性，本發(fā)明可以很好的評(píng)價(jià)諸如磁流變彈性膠泥緩沖器此類磁流變緩沖器的緩沖特性，為磁流變緩沖器的研究和評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)支撐。
【專利說(shuō)明】磁流變緩沖器緩沖特性的評(píng)價(jià)系統(tǒng)、方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及緩沖器的緩沖特性的評(píng)價(jià)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種磁流變緩沖器緩沖特性的評(píng)價(jià)系統(tǒng)、方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]安全、環(huán)保和節(jié)能是二十一世紀(jì)汽車設(shè)計(jì)研發(fā)所面臨的三大熱點(diǎn)問(wèn)題，隨著汽車數(shù)量的增加和行駛速度的不斷提高，行車安全越來(lái)越重要。而在所有汽車事故當(dāng)中，與碰撞有關(guān)的事故占60%以上。提高汽車在碰撞事故中的抗撞性已經(jīng)成為汽車安全設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在汽車碰撞事故中，絕大部分要涉及保險(xiǎn)杠系統(tǒng)的碰撞。目前的保險(xiǎn)杠主要是吸能式的，吸能式保險(xiǎn)杠按緩沖吸能的方式不同可大致分為:自身吸能式保險(xiǎn)杠、液壓吸能式保險(xiǎn)杠和帶氣腔式保險(xiǎn)杠，其中自身吸能式保險(xiǎn)杠主要是在保險(xiǎn)杠蒙皮和骨架間填充一些用于吸收碰撞能量的材料，如泡沫塑料、液壓油、氣囊等。這些材料只能是被動(dòng)吸能的，并且其一旦設(shè)計(jì)好后吸收能量是不能改變的。為了提高保險(xiǎn)杠系統(tǒng)的抗撞性，隨著汽車行駛速度的進(jìn)一步提高以及電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，未來(lái)的保險(xiǎn)杠必然要能夠判斷汽車與前方物體發(fā)生碰撞的幾率和碰撞的劇烈程度，一旦判斷出會(huì)發(fā)生碰撞以及碰撞劇烈程度，汽車保險(xiǎn)杠自身做出調(diào)整以便更大限度地保護(hù)行人、駕駛員以及乘客的安全。傳統(tǒng)的吸能式保險(xiǎn)杠填充材料的吸收能量是不能改變的，因此不能滿足汽車在不同的碰撞劇烈程度下的碰撞緩沖要求，而磁流變材料在這方面展現(xiàn)出了優(yōu)越的性能，其中尤以磁流變彈性膠泥緩沖器具有阻尼力大、阻尼力可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)而為顯著代表，是一種很有應(yīng)用前景的新型智能材料緩沖器。但是目前針對(duì)類似磁流變彈性膠泥緩沖器這種阻尼力較大的磁流變緩沖器及其緩沖特性的研究較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種磁流變緩沖器的緩沖特性的評(píng)價(jià)系統(tǒng)及方法，可以很好的評(píng)價(jià)諸如磁流變彈性膠泥緩沖器此類磁流變緩沖器的緩沖特性，為磁流變緩沖器的研究和評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)支撐。
[0004]本發(fā)明提供了一種磁流變緩沖器緩沖特性評(píng)價(jià)系統(tǒng)，包括:含底座和落錘的落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)、可控電源、動(dòng)態(tài)測(cè)力傳感器、壓電式加速度傳感器、信號(hào)調(diào)理模塊、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和處理器；
[0005]所述落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)的底座用于設(shè)置至少一個(gè)被測(cè)的磁流變緩沖器；
[0006]所述可控電源與所述磁流變緩沖器的勵(lì)磁線圈連接，用于在所述處理器的控制下，向所述勵(lì)磁線圈施加常電流或漸變電流；
[0007]所述動(dòng)態(tài)測(cè)力傳感器設(shè)置在所述磁流變緩沖器的下面，用于測(cè)量所述磁流變緩沖器在受到所述落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)的落錘的沖擊時(shí)，所述磁流變緩沖器所承受的沖擊力，以及將測(cè)量的沖擊力傳輸至信號(hào)調(diào)理模塊，然后由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集至所述處理器；
[0008]所述壓電式加速度傳感器設(shè)置在所述落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)的落錘上，用于測(cè)量所述落錘在受到所述大阻尼磁流變阻尼器的阻尼作用時(shí)的減速度，并將測(cè)得的減速度傳輸至所述信號(hào)調(diào)理模塊，然后由所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集至所述處理器；
[0009]所述處理器，用于根據(jù)所述沖擊力和減速度分別生成沖擊力一時(shí)間曲線和減速度一時(shí)間曲線，并據(jù)此評(píng)價(jià)所述磁流變緩沖器的緩沖特性。
[0010]進(jìn)一步，所述磁流變緩沖器為磁流變彈性膠泥緩沖器。
[0011]進(jìn)一步，所述信號(hào)調(diào)理模塊內(nèi)具有濾波和放大電路，用于依次對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行濾波、放大。
[0012]進(jìn)一步，所述落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)的底座用于設(shè)置多個(gè)以陣列式均勻排布的被測(cè)的磁流變緩沖器。
[0013]進(jìn)一步，所述落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)的底座用于設(shè)置三個(gè)以陣列式均勻排布的用于被測(cè)的磁流變緩沖器。
[0014]本發(fā)明還提供了一種磁流變緩沖器緩沖特性評(píng)價(jià)方法，包括如下步驟:
[0015]a、控制落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)的落錘的質(zhì)量和高度，以控制所述落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)的沖擊倉(cāng);
[0016]b、向所述磁流變緩沖器的勵(lì)磁線圈施加常電流或漸變電流；
[0017]C、控制所述落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)的落錘工作，對(duì)位于所述落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)底座上的所述磁流變緩沖器進(jìn)行沖擊；
[0018]d、采集所述落錘沖擊所述磁流變緩沖器時(shí)，所述磁流變緩沖器所受的沖擊力；
[0019]e、采集所述落錘沖擊所述磁流變緩沖器時(shí)，所述落錘在受到所述大阻尼磁流變阻尼器的阻尼作用時(shí)的減速度；
[0020]f、根據(jù)采集的沖擊力和減速度生成沖擊力-時(shí)間曲線和減速度-時(shí)間曲線，并據(jù)此判斷所述落錘的沖擊能量是否在所述磁流變緩沖器的沖擊行程內(nèi)被吸收耗散；
[0021]g、若判斷結(jié)果為是，則根據(jù)沖擊力-時(shí)間曲線和減速度-時(shí)間曲線評(píng)價(jià)所述磁流變緩沖器的緩沖特性，若判斷結(jié)果為否，則增大電流，然后重復(fù)c_f。
[0022]進(jìn)一步，所述落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)的沖擊能量為:5000J、10000J、20000J或30000J。
[0023]進(jìn)一步，所述常電流的值為1A、2A或3A。
[0024]進(jìn)一步，所述漸變電流的變化類型為:電流先迅速增大，達(dá)到一定值后再緩慢增大，接著緩慢減小，然后再迅速減小直至落錘停止運(yùn)動(dòng)；或者為:漸變電流先迅速增大，達(dá)到一定值后再緩慢增大，然后再迅速增大直至落錘停止運(yùn)動(dòng)。
[0025]本發(fā)明還提供了一種磁流變緩沖器緩沖特性評(píng)價(jià)裝置，包括:
[0026]第一控制單元，用于控制落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)的落錘的質(zhì)量和高度，以控制所述落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)的沖擊能量；
[0027]激勵(lì)單元，用于向所述磁流變緩沖器的勵(lì)磁線圈施加常電流或漸變電流；
[0028]第二控制單元，用于控制所述落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)的落錘工作，對(duì)位于所述落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)底座上的所述磁流變緩沖器進(jìn)行沖擊；
[0029]第一采集單元，用于采集所述落錘沖擊所述磁流變緩沖器時(shí)，所述磁流變緩沖器所受的沖擊力；
[0030]第二采集單元，用于采集所述落錘沖擊所述磁流變緩沖器時(shí)，所述落錘在受到所述大阻尼磁流變阻尼器的阻尼作用時(shí)的減速度；[0031]生成和判斷單元，用于根據(jù)采集的沖擊力和減速度生成沖擊力-時(shí)間曲線和減速度-時(shí)間曲線，并據(jù)此判斷所述落錘的沖擊能量是否在所述磁流變緩沖器的沖擊行程內(nèi)被吸收耗散；
[0032]處理單元，用于生成和判斷單元的判斷結(jié)果為是，則根據(jù)沖擊力-時(shí)間曲線和減速度-時(shí)間曲線評(píng)價(jià)所述磁流變緩沖器的緩沖特性，若生成和判斷單元的判斷結(jié)果為否，則增大電流，然后重復(fù)測(cè)試。
[0033]本發(fā)明的有益效果:
[0034]本發(fā)明實(shí)施例，不僅可以對(duì)諸如磁流變彈性膠泥緩沖器此類磁流變緩沖器施加不同電流值的常電流來(lái)評(píng)價(jià)緩沖器的緩沖特性，而且也可以對(duì)磁流變緩沖器施加不同變化規(guī)律的漸變電流來(lái)評(píng)價(jià)緩沖器的緩沖特性；不僅可以評(píng)價(jià)磁流變緩沖器在單一沖擊能量下的緩沖特性，而且可以評(píng)價(jià)磁流變彈性膠泥緩沖器在多沖擊能量點(diǎn)下的緩沖特性。通過(guò)觀察落錘沖擊力-時(shí)間曲線圖或減速度-時(shí)間曲線圖，既可以判斷落錘沖擊能量是否在緩沖器有效沖擊行程內(nèi)吸收耗散，又可以通過(guò)落錘沖擊力或減速度的峰值與曲線的平坦性來(lái)對(duì)磁流變緩沖器的緩沖特性進(jìn)行評(píng)價(jià)，由此方法、裝置、系統(tǒng)可以很好的評(píng)價(jià)磁流變緩沖器的緩沖特性，為磁流變緩沖器的研究和評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)支撐。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0036]圖1是本發(fā)明提供的磁流變緩沖器緩沖特性評(píng)價(jià)系統(tǒng)的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖2是本發(fā)明提供的磁流變緩沖器緩沖特性評(píng)價(jià)方法的第一實(shí)施例的流程示意圖。
[0038]圖3是本發(fā)明提供的磁流變緩沖器緩沖特性評(píng)價(jià)方法的第二實(shí)施例的流程示意圖。
[0039]圖4是本發(fā)明提供的磁流變緩沖器緩沖特性評(píng)價(jià)方法的第三實(shí)施例的流程示意圖。
[0040]圖5是本發(fā)明提供的磁流變緩沖器緩沖特性評(píng)價(jià)裝置的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041]圖6是電流示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]請(qǐng)參考圖1，是本發(fā)明提供的磁流變緩沖器緩沖特性評(píng)價(jià)系統(tǒng)的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。其包括:落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)5、可控電源12、動(dòng)態(tài)測(cè)力傳感器10、壓電式加速度傳感器
6、信號(hào)調(diào)理模塊3、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2和處理器I。
[0043]其中，落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)5含底座11和落錘7，且落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)5的底座11用于設(shè)置至少一個(gè)被測(cè)的磁流變緩沖器9，例如:以陣列式均勻排布的方式設(shè)置多個(gè)相同的磁流變緩沖器，實(shí)際表明，當(dāng)設(shè)置三個(gè)以陣列式均勻排布的磁流變緩沖器時(shí)能夠達(dá)到好的測(cè)試效果，此處磁流變緩沖器可以為磁流變彈性膠泥緩沖器。
[0044]其中，可控電源12通過(guò)信號(hào)線與磁流變緩沖器9的勵(lì)磁線圈連接，用于在處理器I的控制下，向勵(lì)磁線圈施加常電流或漸變電流，若施加的是常電流，其值可以為1A、2A、3A或其它，若施加的是漸變電流，其變化類型可以為:先迅速增大，達(dá)到一定值后再緩慢增大；接著緩慢減小，然后再迅速減小直至落錘停止運(yùn)動(dòng)，或者變化類型為:先迅速增大，達(dá)到一定值后再緩慢增大，然后再迅速增大直至落錘停止運(yùn)動(dòng)。
[0045]其中，動(dòng)態(tài)測(cè)力傳感器10設(shè)置在磁流變緩沖器9的下面，用于測(cè)量磁流變緩沖器9在受到落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)5的落錘7的沖擊時(shí)，磁流變緩沖器9所承受的沖擊力，以及將測(cè)量的沖擊力傳輸至信號(hào)調(diào)理模塊3，然后由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2采集至處理器I。動(dòng)態(tài)測(cè)力傳感器10的數(shù)量與大阻力磁流變阻尼器9的數(shù)量相當(dāng)。其中，落錘沖擊力是各磁流變緩沖器9所承受沖擊力之和，即=F=FJFfF3+...+Fn,其中N代表緩沖器的個(gè)數(shù)。
[0046]其中，壓電式加速度傳感器6設(shè)置在落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)5的落錘7上，用于測(cè)量落錘7在受到大阻尼磁流變阻尼器5的阻尼作用時(shí)的減速度，并將測(cè)得的減速度傳輸至信號(hào)調(diào)理模塊3，然后由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)2采集至處理器I。其中，通過(guò)控制落錘7的質(zhì)量和/或高度，可以改變沖初始的沖擊能量，初始的沖擊能量可以設(shè)置為5000J、10000J、20000J、30000J或其它。壓電式加速度傳感器6的數(shù)量可以設(shè)置為一個(gè)，當(dāng)為多個(gè)時(shí)，落錘的減速度是
各壓電式加速度傳感器3測(cè)量值的平均值，即:
【權(quán)利要求】
1.一種磁流變緩沖器緩沖特性評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于:包括:含底座和落錘的落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)、可控電源、動(dòng)態(tài)測(cè)力傳感器、壓電式加速度傳感器、信號(hào)調(diào)理模塊、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和處理器； 所述落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)的底座用于設(shè)置至少一個(gè)被測(cè)的磁流變緩沖器； 所述可控電源與所述磁流變緩沖器的勵(lì)磁線圈連接，用于在所述處理器的控制下，向所述勵(lì)磁線圈施加常電流或漸變電流； 所述動(dòng)態(tài)測(cè)力傳感器設(shè)置在所述磁流變緩沖器的下面，用于測(cè)量所述磁流變緩沖器在受到所述落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)的落錘的沖擊時(shí)，所述磁流變緩沖器所承受的沖擊力，以及將測(cè)量的沖擊力傳輸至信號(hào)調(diào)理模塊，然后由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集至所述處理器； 所述壓電式加速度傳感器設(shè)置在所述落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)的落錘上，用于測(cè)量所述落錘在受到所述磁流變緩沖器的阻尼作用時(shí)的減速度，并將測(cè)得的減速度傳輸至所述信號(hào)調(diào)理模塊，然后由所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集至所述處理器； 所述處理器，用于根據(jù)所述沖擊力和減速度分別生成沖擊力一時(shí)間曲線和減速度一時(shí)間曲線，并據(jù)此評(píng)價(jià)所述磁流變緩沖器的緩沖特性。
2.如權(quán)利要求1所述的磁流變緩沖器的緩沖特性的評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于:所述磁流變緩沖器為磁流變彈性膠泥緩沖器。
3.如權(quán)利要求2所述的磁流變緩沖器的緩沖特性的評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于:所述信號(hào)調(diào)理模塊內(nèi)具有濾波和放大電路，用于依次對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行濾波、放大。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的磁流變緩沖器的緩沖特性的評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于:所述落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)的底座用于設(shè)置多個(gè)以陣列式均勻排布的被測(cè)的磁流變緩沖器。
5.如權(quán)利要求4所述的磁流變緩沖器的緩沖特性的評(píng)價(jià)系統(tǒng)，其特征在于:所述落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)的底座用于設(shè)置三個(gè)以陣列式均勻排布的用于被測(cè)的磁流變緩沖器。
6.一種磁流變緩沖器緩沖特性評(píng)價(jià)方法，其特征在于:包括如下步驟: a、控制落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)的落錘的質(zhì)量和高度，以控制所述落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)的沖擊能量; b、向所述磁流變緩沖器的勵(lì)磁線圈施加常電流或漸變電流； C、控制所述落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)的落錘工作，對(duì)位于所述落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)底座上的所述磁流變緩沖器進(jìn)行沖擊； d、采集所述落錘沖擊所述磁流變緩沖器時(shí)，所述磁流變緩沖器所受的沖擊力； e、采集所述落錘沖擊所述磁流變緩沖器時(shí)，所述落錘在受到所述大阻尼磁流變阻尼器的阻尼作用時(shí)的減速度； f、根據(jù)采集的沖擊力和減速度生成沖擊力-時(shí)間曲線和減速度-時(shí)間曲線，并據(jù)此判斷所述落錘的沖擊能量是否在所述磁流變緩沖器的沖擊行程內(nèi)被吸收耗散； g、若判斷結(jié)果為是，則根據(jù)沖擊力-時(shí)間曲線和減速度-時(shí)間曲線評(píng)價(jià)所述磁流變緩沖器的緩沖特性，若判斷結(jié)果為否，則增大電流，然后重復(fù)c-f。
7.如權(quán)利要求6所述的磁流變緩沖器緩沖特性評(píng)價(jià)方法，其特征在于:所述落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)的沖擊能量為:5000J、10000J、20000J或30000J。
8.如權(quán)利要求6或7所述的磁流變緩沖器緩沖特性評(píng)價(jià)方法，其特征在于:所述常電流的值為1A、2A或3A。
9.如權(quán)利要求6或7所述的磁流變緩沖器緩沖特性評(píng)價(jià)方法，其特征在于:所述漸變電流的變化類型為:電流先迅速增大，達(dá)到一定值后再緩慢增大，接著緩慢減小，然后再迅速減小直至落錘停止運(yùn)動(dòng)；或者為:漸變電流先迅速增大，達(dá)到一定值后再緩慢增大，然后再迅速增大直至落錘停止運(yùn)動(dòng)。
10.一種磁流變緩沖器緩沖特性評(píng)價(jià)裝置，其特征在于:包括: 第一控制單元，用于控制落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)的落錘的質(zhì)量和高度，以控制所述落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)的沖擊能量； 激勵(lì)單元，用于向所述磁流變緩沖器的勵(lì)磁線圈施加常電流或漸變電流； 第二控制單元，用于控制所述落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)的落錘工作，對(duì)位于所述落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)底座上的所述磁流變緩沖器進(jìn)行沖擊； 第一采集單元，用于采集所述落錘沖擊所述磁流變緩沖器時(shí)，所述磁流變緩沖器所受的沖擊力； 第二采集單元，用于采集所述落錘沖擊所述磁流變緩沖器時(shí)，所述落錘在受到所述大阻尼磁流變阻尼器的阻尼作用時(shí)的減速度； 生成和判斷單元，用于根據(jù)采集的沖擊力和減速度生成沖擊力-時(shí)間曲線和減速度-時(shí)間曲線，并據(jù)此判斷所述落錘的沖擊能量是否在所述磁流變緩沖器的沖擊行程內(nèi)被吸收耗散； 處理單元，用于生成和判斷單元的判斷結(jié)果為是，則根據(jù)沖擊力-時(shí)間曲線和減速度-時(shí)間曲線評(píng)價(jià)所述磁流變緩沖器的緩沖特性，若生成和判斷單元的判斷結(jié)果為否，則增大電流，然后重復(fù)測(cè)試。
【文檔編號(hào)】G01M7/08GK103630321SQ201310602933
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】廖昌榮, 付本元, 李祝強(qiáng), 王芳芳, 鞠銳, 周治江 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)